CN105326488A - 一种血压测量过压超时综合保护装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种血压测量过压超时综合保护装置及方法，装置包括控制器、压力传感器、硬件过压保护电路、硬件超时保护电路和综合保护电路；当压力传感器输出超过硬件过压阈值并且超过的时间大于时间阈值时，硬件过压保护电路输出硬件过压信号至综合保护电路；当压力传感器输出超过硬件超时压力阈值并且超过的时间大于超时时间阈值时，硬件超时保护电路输出硬件超时信号至综合保护电路；当控制器检测到压力传感器输出超过软件过压阈值并且超过的时间大于时间阈值时，输出软件过压信号至综合保护电路，综合保护电路断开气泵电源并打开放气阀，使袖带快速放气；本发明有效避免血压动态测量过程中的瞬间过压触发过压保护装置动作最终导致测量失败的问题。
Description
技术领域
本发明属于医疗仪器技术领域，特别涉及一种血压测量过压超时综合保护装置及方法。
背景技术
血压是反映心脏泵血功能、血管阻力、血液粘滞性和全身血容量等生理参数的重要指标，具有重要的临床诊断价值。随着电子技术、计算机和信号处理的发展，自动无创血压监测技术在临床上得到了广泛应用。血压具有明显的随时间变化特性，在诊所进行的单次或少次血压测量不能可靠地反映血压的波动和活动状态下的情况。动态血压监测是在24小时内自动间断性定时测量日常生活状态下血压的一种诊断技术。由于动态血压克服了诊所血压测量次数较少、观察误差和白大衣效应等的局限性，能客观地反映血压的实际水平与波动状况，因此在临床疑似高血压患者确诊、判断“白大衣高血压”和顽固性高血压、评价抗高血压药物的疗效及指导治疗等方面得到了越来越广泛的应用。
动态血压监测一般采用示波法，它是一种无创血压测量技术。按照NIBP(automatednon-invasivebloodpressure，自动化无创性测压法)标准要求，医用无创血压测量要采用硬件过压保护和软件过压保护双重技术，确保在测量血压时不会因充气压力过高而对病人造成损害。现有测量保护技术存在以下问题:1)无创血压测量的硬件过压保护仅根据袖带压力值进行保护，在血压动态测量时，人体运动有可能出现短暂过压从而触发过压保护装置动作并最终导致测量失败。2)当测量设备的电源能量不足时，有可能出现长时间加压失败，在软件跑飞等极端情况下，袖带内气体永远无法放掉，使患者长时间承受较高的压力对病人造成损害。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种血压测量过压超时综合保护装置及方法，过压保护电路对袖带压力和过压时间进行综合判断，可有效避免血压动态测量过程中人体运动引起的瞬间过压触发过压保护装置动作并最终导致测量失败的问题，提高复杂情况下血压测量的成功率。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种血压测量过压超时综合保护装置，包括控制器101、压力传感器102、综合保护电路103、程控阈值设置201、程控延时电路202、第一比较器203、触发器204、阈值设置301、延时电路302、第二比较器303和单稳触发器304，压力传感器102的输出分别与控制器101的输入、第一比较器203的一个比较输入端、第二比较器303的一个比较输入端相连，控制器101与程控阈值设置201的设置输入端相连，程控阈值设置201输出与第一比较器203的另一个比较输入端相连，控制器101与程控延时电路202的设置输入端相连，第一比较器203的输出与程控延时电路202的延时输入端相连，程控延时电路202的输出与触发器204的触发输入端相连，控制器101与触发器204的复位端相连，阈值设置301输出与第二比较器303的另一个比较输入端相连，第二比较器303的输出与延时电路302的延时输入端相连，延时电路302的输出与单稳触发器304的触发输入端相连，单稳触发器304输出硬件超时信号，触发器204输出的硬件过压信号、控制器101输出的软件过压信号、单稳触发器304输出的硬件超时信号分别连接到综合保护电路103的输入。
基于上述装置的一种血压测量过压超时综合保护方法，当硬件过压、硬件超时、软件过压三个信号中任何一个有效时，综合保护电路103断开气泵电源和打开放气阀，使袖带快速放气，具体为：
由程控阈值设置201、程控延时电路202、第一比较器203、触发器204构成的过压保护电路输出硬件过压信号，当压力传感器102输出超过程控阈值设置201时，第一比较器203输出高电平并输入到程控延时电路202，当第一比较器203输出高电平时间大于程控延时电路202设定的时间后，触发器204状态反转并输出硬件过压信号至综合保护电路103，程控阈值设置201和程控延时电路202由控制器101进行设定，触发器204一旦状态反转始终使硬件过压信号有效，必须要由控制器101对触发器204复位才能进行下次正常测量；
由阈值设置301、延时电路302、第二比较器303、单稳触发器304构成的超时保护电路输出硬件超时信号，当压力传感器102输出超过阈值设置301时，第二比较器303输出高电平并输入到延时电路302，当第二比较器303输出高电平时间大于延时电路302设定的时间后，单稳触发器304输出足够宽度的硬件超时信号至综合保护电路103，所谓足够宽度是指可以保证放气后袖带内压力不超过30mmHg；
控制器101对压力传感器102输出实时采样，当采样值对应的压力超过软件过压保护阈值且超过的时间大于软件过压保护时间时，输出软件过压信号至综合保护电路103。
所述的软件过压保护，其流程包括5个步骤:
步骤一：血压测量开始前进行初始化，包括设置过压阈值和过压时间阈值，使过压时间变量清零；
步骤二：对压力传感器102的输出进行采样，把采样值转换为压力值，判断压力值是否大于过压阈值；如果压力值不大于过压阈值，使过压时间变量清零，然后转步骤五，否则转步骤三；
步骤三：判断过压时间是否大于时间阈值；如果过压时间不大于时间阈值，修改过压时间变量，然后转步骤五，否则转步骤四；
步骤四：输出软件过压保护信号至综合保护电路103，退出测量；
步骤五、判断测量过程结束的条件包括已计算出准确的血压值，或者测量过程用时超过预先设定的最长测量时间；如果满足测量结束条件，退出测量；否则返回步骤二。
本发明的有益效果：1)过压保护电路对袖带压力和过压时间进行综合判断，可有效避免血压动态测量过程中人体运动引起的瞬间过压触发过压保护装置动作并最终导致测量失败的问题，提高复杂情况下血压测量的成功率；2)在过压保护电路中，过压阈值和过压持续时间均可根据具体情况由控制器进行设置，可适用于成人、儿童、新生儿等不同人群；3)通过超时保护电路可有效防止当测量设备的电源能量不足时可能出现的长时间加压失败导致袖带内气体永远无法放掉，使患者长时间承受较高的压力对病人造成的损害。
附图说明
图1是本发明的电路框图。
图2是本发明的延时电路示意图。
图3是本发明的软件过压保护流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理作详细说明。
参见图1，一种血压测量过压超时综合保护装置，包括控制器101、压力传感器102、综合保护电路103、程控阈值设置201、程控延时电路202、第一比较器203、触发器204、阈值设置301、延时电路302、第二比较器303和单稳触发器304，压力传感器102的输出分别与控制器101的输入、第一比较器203的一个比较输入端、第二比较器303的一个比较输入端相连，控制器101与程控阈值设置201的设置输入端相连，程控阈值设置201输出与第一比较器203的另一个比较输入端相连，控制器101与程控延时电路202的设置输入端相连，第一比较器203的输出与程控延时电路202的延时输入端相连，程控延时电路202的输出与触发器204的触发输入端相连，控制器101与触发器204的复位端相连，阈值设置301输出与第二比较器303的另一个比较输入端相连，第二比较器303的输出与延时电路302的延时输入端相连，延时电路302的输出与单稳触发器304的触发输入端相连，单稳触发器304输出硬件超时信号，触发器204输出的硬件过压信号、控制器101输出的软件过压信号、单稳触发器304输出的硬件超时信号分别连接到综合保护电路103的输入。
基于上述装置的一种血压测量过压超时综合保护方法，当硬件过压、硬件超时、软件过压三个信号中任何一个有效时，综合保护电路103断开气泵电源和打开放气阀，使袖带快速放气，具体为：
由程控阈值设置201、程控延时电路202、第一比较器203、触发器204构成的过压保护电路输出硬件过压信号，当压力传感器102输出超过程控阈值设置201时，第一比较器203输出高电平并输入到程控延时电路202，当第一比较器203输出高电平时间大于程控延时电路202设定的时间后，触发器204状态反转并输出硬件过压信号至综合保护电路103，程控阈值设置201和程控延时电路202由控制器101进行设定，触发器204一旦状态反转始终使硬件过压信号有效，必须要由控制器101对触发器204复位才能进行下次正常测量；
由阈值设置301、延时电路302、第二比较器303、单稳触发器304构成的超时保护电路输出硬件超时信号，当压力传感器102输出超过阈值设置301时，第二比较器303输出高电平并输入到延时电路302，当第二比较器303输出高电平时间大于延时电路302设定的时间后，单稳触发器304输出足够宽度的硬件超时信号至综合保护电路103，所谓足够宽度是指可以保证放气后袖带内压力不超过30mmHg；
控制器101对压力传感器102输出实时采样，当采样值对应的压力超过软件过压保护阈值且超过的时间大于软件过压保护时间时，输出软件过压信号至综合保护电路103。
参照图3，所述的软件过压保护，其流程包括5个步骤:
步骤一：血压测量开始前进行初始化，包括设置过压阈值和过压时间阈值，使过压时间变量清零；
步骤二：对压力传感器102的输出进行采样，把采样值转换为压力值，判断压力值是否大于过压阈值。如果压力值不大于过压阈值，使过压时间变量清零，然后转步骤五，否则转步骤三；
步骤三：判断过压时间是否大于时间阈值。如果过压时间不大于时间阈值，修改过压时间变量，然后转步骤五，否则转步骤四；
步骤四：输出软件过压保护信号至综合保护电路103，退出测量；
步骤五、判断测量过程结束的条件包括已计算出准确的血压值，或者测量过程用时超过预先设定的最长测量时间。如果满足测量结束条件，退出测量；否则返回步骤二。
参见图1，程控阈值设置201、程控延时电路202、第一比较器203、触发器204构成硬件过压保护电路。程控阈值设置201的输出为过压阈值对应的电压值，压力传感器102的输出连接到第一比较器203的一个输入，程控阈值设置201的输出连接到第一比较器203的另一个输入，当压力传感器102的输出大于程控阈值设置201的输出时，第一比较器203的输出由低电平变为高电平，此时程控延时电路202开始延时，如果超过延时时间后第一比较器203的输出仍为高电平，程控延时电路202将产生一个跳变使触发器204状态反转，输出有效的硬件过压保护信号。
程控阈值设置201可以通过控制器101控制D/A转换电路直接设置，也可以通过程控的方法改变电阻值，利用电阻分压方式完成设置。程控阈值可根据具体情况设置，如对于成人、儿童、新生儿等不同被测者，可分别设置为280mmHg、220mmHg、180mmHg。
程控延时电路202参见图2，Vi为第一比较器203的输出，Vo连接到触发器204，当第一比较器203的输出由低电平变为高电平时，通过由二极管D、电阻R1、电容C构成的充电电路对电容C进行充电，当电容C上的电压大于由电阻R3和R4组成的分压电路上的电压时，运算放大器A的输出Vo由低电平变为高电平，使触发器204状态反转，输出有效的硬件过压保护信号。当第一比较器203的输出为低电平时，二极管D防止电容C通过电阻R1反向放电，此时电容C通过电阻R2、电容C构成的放电电路进行放电。在具体实现时，要求具有快速充电、慢速放电的功能，为达到此目的，电阻R2的值要大于R1的值，一般可选择R2大于3倍的R1。为了达到对延时时间程控的目的，R1可通过外部控制修改电阻值，修改过程由控制器101控制，一般延时时间选择为3～5秒。
参见图1，阈值设置301、延时电路302、第二比较器303、单稳触发器304构成硬件超时保护电路。阈值设置301的输出为启动超时检测的压力阈值对应的电压值，一般选择40～60mmHg，压力传感器102的输出连接到第二比较器303的一个输入，阈值设置301的输出连接到第二比较器303的另一个输入，当压力传感器102的输出大于阈值设置301的输出时，第二比较器303的输出由低电平变为高电平，此时延时电路302开始延时，如果超过延时时间后第二比较器303的输出仍为高电平，延时电路302将产生一个跳变使单稳触发器304输出足够宽度的硬件超时信号至综合保护电路103，所谓足够宽度是指可以保证放气后袖带内压力不超过30mmHg。
延时电路302参见图2，Vi为比较器1303的输出，Vo连接到单稳触发器304，当第二比较器303的输出由低电平变为高电平时，通过由二极管D、电阻R1、电容C构成的充电电路对电容C进行充电，当电容C上的电压大于由电阻R3和R4组成的分压电路上的电压时，运算放大器A的输出Vo由低电平变为高电平，使使单稳触发器304输出足够宽度的硬件超时信号，输出有效的硬件超时保护信号。当第二比较器303的输出为低电平时，二极管D防止电容C通过电阻R1反向放电，此时电容C通过电阻R2、电容C构成的放电电路进行放电。在具体实现时，要求具有快速充电、慢速放电的功能，为达到此目的，电阻R2的值要大于R1的值，可选择R2大于3倍的R1。一般超时延时时间为60～90秒。
Claims (3)
1.一种血压测量过压超时综合保护装置，包括控制器(101)、压力传感器(102)、综合保护电路(103)、程控阈值设置(201)、程控延时电路(202)、第一比较器(203)、触发器(204)、阈值设置(301)、延时电路(302)、第二比较器(303)和单稳触发器(304)，压力传感器(102)的输出分别与控制器(101)的输入、第一比较器(203)的一个比较输入端、第二比较器(303)的一个比较输入端相连，控制器(101)与程控阈值设置(201)的设置输入端相连，程控阈值设置(201)输出与第一比较器(203)的另一个比较输入端相连，控制器(101)与程控延时电路(202)的设置输入端相连，第一比较器(203)的输出与程控延时电路(202)的延时输入端相连，程控延时电路(202)的输出与触发器(204)的触发输入端相连，控制器(101)与触发器(204)的复位端相连，阈值设置(301)输出与第二比较器(303)的另一个比较输入端相连，第二比较器(303)的输出与延时电路(302)的延时输入端相连，延时电路(302)的输出与单稳触发器(304)的触发输入端相连，单稳触发器(304)输出硬件超时信号，触发器(204)输出的硬件过压信号、控制器(101)输出的软件过压信号、单稳触发器(304)输出的硬件超时信号分别连接到综合保护电路(103)的输入。
2.基于权利要求1所述装置的一种血压测量过压超时综合保护方法，其特征在于，当硬件过压、硬件超时、软件过压三个信号中任何一个有效时，综合保护电路(103)断开气泵电源和打开放气阀，使袖带快速放气，具体为：
由程控阈值设置(201)、程控延时电路(202)、第一比较器(203)、触发器(204)构成的过压保护电路输出硬件过压信号，当压力传感器(102)输出超过程控阈值设置(201)时，第一比较器(203)输出高电平并输入到程控延时电路(202)，当第一比较器(203)输出高电平时间大于程控延时电路(202)设定的时间后，触发器(204)状态反转并输出硬件过压信号至综合保护电路(103)，程控阈值设置(201)和程控延时电路(202)由控制器(101)进行设定，触发器(204)一旦状态反转始终使硬件过压信号有效，必须要由控制器(101)对触发器(204)复位才能进行下次正常测量；
由阈值设置(301)、延时电路(302)、第二比较器(303)、单稳触发器(304)构成的超时保护电路输出硬件超时信号，当压力传感器(102)输出超过阈值设置(301)时，第二比较器(303)输出高电平并输入到延时电路(302)，当第二比较器(303)输出高电平时间大于延时电路(302)设定的时间后，单稳触发器(304)输出足够宽度的硬件超时信号至综合保护电路(103)，所谓足够宽度是指可以保证放气后袖带内压力不超过30mmHg；
控制器(101)对压力传感器(102)输出实时采样，当采样值对应的压力超过软件过压保护阈值且超过的时间大于软件过压保护时间时，输出软件过压信号至综合保护电路(103)。
3.根据权利要求2所述的一种血压测量过压超时综合保护方法，其特征在于，所述的软件过压保护，其流程包括5个步骤:
步骤一：血压测量开始前进行初始化，包括设置过压阈值和过压时间阈值，使过压时间变量清零；
步骤二：对压力传感器(102)的输出进行采样，把采样值转换为压力值，判断压力值是否大于过压阈值，如果压力值不大于过压阈值，使过压时间变量清零，然后转步骤五，否则转步骤三；
步骤三：判断过压时间是否大于时间阈值，如果过压时间不大于时间阈值，修改过压时间变量，然后转步骤五，否则转步骤四；
步骤四：输出软件过压保护信号至综合保护电路(103)，退出测量；
步骤五、判断测量过程结束的条件包括已计算出准确的血压值，或者测量过程用时超过预先设定的最长测量时间，如果满足测量结束条件，退出测量；否则返回步骤二。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |